随着过往车辆的增多，原本坚固的大桥却事故频发，其桥面频繁翻修、交通问题频发等现象不断发生，令人们充分意识到，监测大桥的“身体健康”及交通状况已成为其日常运营过程中的重中之重。而多项安防技术在桥梁上的逐步应用，已成为护佑大桥平安的重要手段。
文/李楠
桥梁健康监测，延长桥梁寿命
随着过往车辆的增多，原本坚固的大桥却事故频发，其桥面频繁翻修、交通问题频发等现象不断发生。针对此种情况，必须时刻监测桥梁主体的健康情况，及时发现桥梁结构的异常状况，避免桥梁坍塌等事件的发生，确保安全运营。其主要包括对桥梁的静动力监测和动态监测。
静动力监测
桥梁的静动力监测主要针对桥梁的结构变化，用于监测桥梁的应变、索力及挠度等方面。“各种静动力监测使用不同种类的传感器进行检测，并将所监测到的物理量转换为相应的数据，供检测人员与原始数据进行对照，以发现桥梁的结构变化。”上海道桥的许俊解释说。
其中应变监测主要针对桥结构的内力变化，较多采用旋式应变器，在连接数字处理后可以得到构件疲劳应力循环谱，稳定性比较好，所监测到的数据相对准确；而索力主要针对斜拉桥，其桥面采用多条拉索直接拉在桥塔上，是由承压塔、受拉索和承弯梁组合起来的一种结构体系，桥的主要承重并非上面的汽车或火车，而是其路面。而挠度主要是指桥梁在受力或受热过大时出现的弯曲变形程度的度量，当桥面温度升高时，其会出现相对的弯曲变形情况，因此可采用加速度传感器，可以记录结构各部件的反应加速度，再连接到数据处理设备后，可以得到结构的模态参数。
动态监测
在临近港口的大桥，过往车辆较多为大吨位的货车，因此在一定范围内存在超载现象。针对此种现象，动力监测可以较好地监测到车辆的超载情况。其可以监测桥面的动应变及车辆通过时桥面的震动情况。动态监测较多采用电子式应变器，其主要优点为速度快，一旦发生变化就可以立即感应出来，并及时做出反应，一般为每秒钟测量40次，但其受温度的变化较大。
据中咨泰克交通工程有限公司总工程师朱岳介绍，动态监测到的信息会传输至后端进行24小时连续不断的检测分析，其可分为人工检测和自动检测两种，其中人工检测即专门的人员进行例行的循检，而自动检测是将桥梁专家所制定的相关信息及规则添加至系统中，若出现变化，即发生报警。
监控系统，构筑大桥安全防护网
与其它领域相同，监控系统作为大桥的配套设施，在日常的运营中起着重要的作用。其主要包括路面监控及航道监控两个方面。
路面监控
主要用于监控大桥沿线的交通情况，包括来往车流量、车辆行驶速度、堵车、大件抛洒物等异常情况，可分为视频监控系统、交通监测系统以及环境监测系统等。
1、视频监控系统
视频监控系统主要用于监测桥面的交通情况。据上海安防电子有限公司总经理蒋达先介绍，大桥沿线每隔一定距离就会安装一个摄像机，工作人员可以在远端进行控制，此类摄像机主要用于对路面过往车辆、行人的情况进行监视。而在小距离范围内，也可安装直接定焦的高速球机进行车牌识别。
据深圳诺龙实业有限公司市场总监钟晖介绍，由于桥梁的周围环境较恶劣，所选用的摄像机一般要具备“三防”特性，即防水、防雷、防尘，内置恒温装置以适应室外恶劣环境，并可进行全天候工作。
而除了监控交通状况外，在桥梁上相对比较重要的部位也会安装一些摄像机，用于监控桥面上的治安状况，即治安监控系统。而在大桥沿线一般都安装广播系统，当发现违法停车时，会进行广播令其停止，或在出现爆炸物或车祸等情况时，路面交警会及时出警进行处理。
2、交通监测系统
所谓的交通监测系统即采用车辆检测器，其基于电磁感应原理可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据，以此判断道路阻塞情况，并利用外场信息发布系统发出警告信息。深圳市诺龙实业有限公司工程师贺建波介绍说：“大桥上的车辆行驶速度限定为80公里/小时，采用车辆检测器可方便地检测到大桥上车辆行驶的速度，其通常在桥面每隔1公里或2公里处进行安装。”
3、气象监测系统
在大桥上安装一套气象监测系统，可以用来测量大桥沿线的温湿度、能见度以及风速等信息，为此需安装相应的温湿度计、风速仪等设备。针对这种情况，深圳诺龙贺建波这样解释，通过这些仪器，可以实时检测出大桥周边的环境情况，当发现雨雪等恶劣天气时，可以在沿线的可变情报板上进行提示，或在大桥入口处显示阻止通行的信息。以桥面结冰为例，大型可变情报板上将显示“路面冰冻，大桥封闭”，全桥范围车道控制标志相应显示“×”。
航道监控
众所周知，大桥桥区通航密度高，来往船只不断，船舶吨位大，经常会发生船撞桥墩事故。据上海安防电子蒋达先介绍，大桥防撞除了在桥体本身设置防撞拦截设施外，在主航道也需安装专门针对船只的监控摄像机，对来往船只的行驶情况进行实时监控，最大限度地降低船舶与桥墩碰撞的几率。中咨泰克朱岳接着解释说：“在大桥桥底划定一个虚拟的区域范围，同时对航道情况进行连续不间断的录像，当发现船只过高或偏离航道时，进行报警并及时做出决策。”
用于航道监控的摄像机通常安装在两个主桥墩上，多采用远距离、大变焦镜头（20倍或30倍），且整个航道主要采用人力观察，摄像机可以在远端进行操作，且要配备红外灯，在有雾的情况下还可配备成像雷达，其对障碍物成像较好，由于船只行驶速度较慢，较适用于对船只的监测。
工程特点
施工过程多难点
据武汉金睛科技开发有限公司总经理罗忠楠介绍，为了避免所采集到的视频出现晃动情况，除了安装云台之外，摄像机的底座也要非常牢固，可在底座与摄像机间安装橡皮垫来减轻晃动量；另外，支撑摄像机的力杆也要足够牢固。
另外，由于震动的原因，管线敷设也是有一定要求的。在线路敷设时要采用多段螺纹钢管进行连接，而在连接段也要采用2根以上的螺丝钉进行固定，这样可以尽量减少震动对线路的摩擦。而由于常年要经受汽车尾气、海风的侵蚀，管线的老化程度也比较高，因此其的密封性要好，固定卡子的密度也要相对较大。
VTS、AIS系统，建桥护桥功不可没
所谓VTS、AIS系统即船舶交通管理系统与船舶自动识别系统，这两者为全天候船舶电子导航系统，利用其可及时发现驶入危险区域的船舶，并提前制止桥损事故发生。
据厦门某工程商介绍，在大桥周围水域，可划定桥区警戒水域和核心施工水域，设置船舶上下行航路，实现VTS监控与现场巡逻艇巡航相结合。利用VTS系统为临时占航道锚泊船舶设置安全警戒水域，及时将闯入警戒水域情况通报给锚泊船舶，与中国海上搜救中心联网的移动和固定视频监控系统、GPRS车船全球卫星定位系统、AIS系统等，24小时立体监护大桥水域，防止船舶驶近大桥桥墩等危险区域。
智能分析，及时报警
由于大桥上通行车辆较多，前端所采集的视频信息量较大，而监控中心往往存在监看人员不足的情况。针对这种情况，可以在后端加上智能分析模块，并设定相关规则，在发现非法停车、抛洒物等异常情况时联动报警，并自动切换至异常画面，此种做法可大大减少人工成本，提高工作效率。但由于此项技术起步稍晚，仍处于发展之中，对环境等因素要求较高，因此在一定情况下会存在误报、漏报等现象。
无线传输方式逐步使用
大桥上的传输方式多采用传统的“光端机+线缆”的方式，此种方式可以保证图像的清晰度，并将采集到的视频图像实时传输至后端。但在部分大桥上，已经开始采用CDMA、GPRS、GSM等无线传输方式，传输速度迅速，单路带宽可达到500kb-1M的传输速率。此种方式虽可省略传输器材的费用，但所传视频清晰度不够，传输效果相对较差。可采用在直接的监控中心采用光端机的传输方式，而在二、三级平台可以采用无线传输方式。
建成后维护需注意
当系统建设之后，工程方会有一个两年的责任期，在这期间系统所出的问题均由其进行维护。武汉金睛罗忠楠指出，目前系统维护是一个比较大的问题，虽在过了责任期之后甲方可与工程商签定合约进行有偿维护，但目前大多数甲方并无此种意识，且多数投资资金仅包括设备费及安装费，却并不包括维护费，因此，在系统建成之后，如果缺乏专业的技术维护人员，会加速设备的老化程度，缩短设备的使用寿命和年限。
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